QoS是用来干什么的？

QoS（Quality of Service） 是消息的发送方（ Sender ）和接受方（ Receiver ）之间达成的一个协议。用来保证消息稳定传输的机制，包括消息应答、存储和重传。

在这套机制下，提供了三种不同层次 QoS ：

注意：QoS 是 Sender 和 Receiver 之间的协议，而不是 Publisher 和 Subscriber 之间的协议。换句话说， Publisher 发布了一条 QoS1 的消息，只能保证 Broker 能至少收到一次这个消息；而对于 Subscriber 能否至少收到一次这个消息，还要取决于 Subscriber 在 Subscribe 的时候和 Broker 协商的 QoS 等级。

QoS0

QoS0 等级下， Sender 和 Receiver 之间一次消息的传递流程如下：

Sender 向 Receiver 发送一个包含消息数据的 PUBLISH 包，然后不管结果如何，丢掉已发送的 PUBLISH 包，一条消息的发送完成。

QoS1

QoS1 要保证消息至少到达一次，所以有一个应答的机制。 Sender 和 Receiver 的一次消息的传递流程如下：

流程：

1. Sender向Receiver发送一个带有数据的PUBLISH包，并在本地保存这个PUBLISH包。
2. Receiver收到PUBLISH包以后，向Sender发送一个PUBACK数据包，PUBACK数据包没有消息体（Payload），在可变头中有一个包标识（Packet Identifier），和它收到的PUBLISH包中的Packet Identifier一致。
3. Sender收到PUBACK之后，根据PUBACK包中的Packet Identifier找到本地保存的PUBLISH包，然后丢弃掉，一次消息的发送完成。

但是消息传递流程中可能会出现问题：

1. 如果Sender在一段时间内没有收到PUBLISH包对应的PUBACK，它将该PUBLISH包的DUP标识设为1（代表是重新发送的PUBLISH包），然后重新发送该PUBLISH包。
2. Receiver可能会重复收到消息，需自行去重。

QoS2

相比 QoS0 和 QoS1 , QoS2 不仅要确保 Receiver 能收到 Sender 发送的消息，还需要确保消息不重复。它的重传和应答机制就要复杂一些，同时开销也是最大的。 QoS2 下，一次消息的传递流程如下所示：

流程：

1. Sender发送QoS为2的PUBLISH数据包，数据包 Packet Identifier 为 P，并在本地保存该PUBLISH包；
2. Receiver收到PUBLISH数据包后，在本地保存PUBLISH包的Packet Identifier P，并回复Sender一个PUBREC数据包，PUBREC数据包可变头中的Packet Identifier为P，没有消息体（Payload）；
3. 当Sender收到PUBREC，它就可以安全的丢弃掉初始Packet Identifier为P的PUBLISH数据包。同时保存该PUBREC数据包，并回复Receiver一个PUBREL数据包，PUBREL数据包可变头中的Packet Identifier为P，没有消息体；
4. 当Receiver收到PUBREL数据包，它可以丢掉保存的PUBLISH包的Packet Identifier P，并回复Sender一个可变头中 Packet Identifier 为 P，没有消息体（Payload）的PUBCOMP数据包；
5. 当Sender收到PUBCOMP包，那么认为传输已完成，则丢掉对应的PUBREC数据包；

上面是一次完整无误的传输过程，然而传输过程中可能会出现以下情况：

• 情况1：Sender发送PUBLISH数据包给Receiver的时候，发送失败；
• 情况2：Sender已经成功发送PUBLISH数据包给Receiver了，但是Receiver发送PUBREC数据包失败；
• 情况3：Sender已经成功收到了PUBREC数据包，但是PUBREL数据包发送失败；
• 情况4：Receiver已经收到了PUBREL数据包，但是发送PUBCOMP数据包时发送失败

针对上述的问题，较为详细的处理方法 如下：

• 不管是情况1还是情况2，因为Sender在一定时间内没有收到PUBREC，那么它会把PUBLISH包的DUP标识设为1，重新发送该PUBLISH数据包；
• 不管是情况3还是情况4，因为Sender在一定时间内没有收到PUBCOMP包，那么它会重新发送PUBREL数据包；
• 针对情况2，Receiver可能会收到多个重复的PUBLISH包，更加完善的处理如下：

Receiver 在收到 PUBLISH 数据包之后，马上回复一个 PUBREC 数据包。并会在本地保存 PUBLISH 包的 Packet Identifier P ，不管之后因为重传多少次这个 Packet Identifier 为 P 的数据包， Receiver 都认为是重复的，丢弃。同时 Receiver 接收到 QoS 为 2 的 PUBLISH 数据包后，并不马上投递给上层，而是在本地做持久化，将消息保存起来（这里需要是持久化而不是保存在内存）。

• 针对情况4，更加完善的处理如下：

Receiver 收到 PUBREL 数据包后，正式将消息递交给上层应用层，投递之后销毁 Packet Identifier P ，并发送 PUBCOMP 数据包，销毁之前的持久化消息。之后不管接收到多少个 PUBREL 数据包，因为没有 Packet Identifier P ，直接回复 PUBCOMP 数据包即可。

QoS降级

在 MQTT 协议中，从 Broker 到 Subscriber 这段消息传递的实际 QoS 等于： Publisher 发布消息时指定的 QoS 等级和 Subscriber 在订阅时与 Broker 协商的 QoS 等级，这两个 QoS等级中的最小那一个。

Actual Subscribe QoS = MIN(Publish QoS, Subscribe QoS)

QoS和会话

如果 Client 想接收离线消息，必须使用持久化的会话（ Clean Session = 0 ）连接到 Broker ，这样 Broker 才会存储 Client 在离线期间没有确认接收的 QoS 大于 等于 1 的消息。

在发送 QoS 为 1 或 2 的情况， Broker （此时为 Sender ）会将发送的 PUBLISH 数据包保存到本地，直到收到一系列回复的数据包，然而 Client （此时为 Receiver ）在离线期间无法回复相应的数据包，所以会一直存储。

QoS等级使用建议